循环活性污泥系统CASS处理城市废水.

循环活性污泥系统(ΧΑΣΣ)处理城市废水沈耀良王宝贞非曝气方式运行的提要循环活性污泥系统(ΧΑΣΣ)是一种具有脱氮除磷功能的以序批曝气Ο充Ο放式间隙活性污泥处理工艺∀它以设置生物选择器!运行容积可变及实现同步硝化和反硝化为其工艺特征,从而具有一系列的优点∀分析介绍了ΧΑΣΣ工艺的运行!特征!工艺设计要点及应用情况,并提出了该工艺在我国应用时应考虑的问题∀关键词ΧΑΣΣ工艺运行设计应用0 前言≤ ≥≥ ≤ √ ≥ ∏ ≥ 工艺是佳条件下运行必须定时排泥∀≤ ≥≥反应器中经沉淀后的污泥浓度可达剩余污以上泥量要比传统的活性污泥处理工艺少得多∀是循环活性污泥技术≤ ≥× ≥ 的一种改进型的一种型式∀该工艺是由教授及其同事在≥ 工艺和氧化沟技术的基础上开发出来的目前正得到深入研究并已在实际废水处理工程中得到应用∀1 ΧΑΣΣ工艺的运行及特点≤ ≥≥特指设有一个分建或合建式生物选择器的可变容积!以序批曝气Ο非曝气方式运行的充Ο放式间隙活性污泥处理工艺在一个反应器中完成有机污染物的生物降解和泥水分离的处理功能∀整个而各反应区则以完全混合的系统以推流方式运行方式运行以实现同步碳化和硝化Ο反硝化功能∀1 ≤ ≥≥工艺的循环运行过程其运行过程包≤ ≥≥以一定的时间序列运行括充水Ο曝气!充水Ο泥水分离!上清液滗除和充水Ο闲置等个阶段并组成其运行的一个周期∀不同的运行阶段的运行方式可根据需要进行调整如无反应充水即进水时既不曝气也不搅拌 !无曝气充水混合!充水曝气及不进水曝气等∀一个运行周期结束重复上一周期的运行并由此循环不止∀循环过后程中反应器内的水位随进水而由初始的设计最低水位逐渐上升至最高设计水位因而运行过程中其有效容积是逐渐增加的即变容积运行∀曝气和搅拌阶段结束后在静止条件下使活性污泥絮凝并进行泥水分离沉淀结束后通过移动堰表面滗水装置排出上清水层并使反应器中的水位恢复至设计最低水位然后重复上一周期的运行∀为保证系统在最图≤ ≥≥工艺的循环操作过程生物选择器兼氧区主反应区图所示为≤ ≥≥工艺的循环运行操作过程∀具体运行过程依次为充水Ο曝气阶段∀边进水边曝气同时将主反应器区的污泥回流至生物选择器∀污泥回流量约为处理废水量的∀充水Ο沉淀∀停止曝气静置沉淀以使泥水分离∀在沉淀刚开始时由于曝气所提供的搅拌作用能使污泥发给水排水ςολ125 Νο111 19995生絮凝随后污泥以区域沉降的形式下降因而所形成的沉淀污泥浓度较高∀当混合液的污泥浓度为时经沉淀后污泥的浓度可达到以上≈ ∀与≥ 工艺不同的是≤ ≥≥工艺在沉淀阶段不仅不停止进水而且污泥回流也不停止∀后者在沉淀期间不停止进水而可获得良好沉淀效果的原因除上所述外还由于在此期间反应器不出水在合理设计的条件下反应器犹如竖流式沉淀池而其表面负荷则要比竖流式沉淀池低得多∀表面滗水上清液排除∀处于滗水阶段的≤ ≥≥反应器需停止进水∀根据处理系统中≤ ≥≥反应器个数的不同或者将原水引入其它≤ ≥≥反应器两个或两个以上≤ ≥≥反应器或者将原水引入≤ ≥≥反应器之前的集水井单个≤ ≥≥反应器∀滗水器为移动式自动控制装置∀滗水过程中根据≤ ≥≥反应器内水位的变化由一浮球式水位监测仪控制滗水器的升降∀排水结束后滗水器将自动复位∀滗水期间污泥回流系统照常工作∀污泥回流的目的是提高缺氧区的污泥浓度以使随污泥回流该区内污泥中的硝态氮进行反硝化并进行磷的释放而促进在好氧区内对磷的吸收∀由于≤ ≥≥反应器在运行过程中的最高水位和滗水时的最低水位是设计确定的因而在滗水期间进行污泥回流不会影响出水水质∀闲置阶段∀实际运行过程中由于滗水时间往往要比设计滗水时间短其剩余时间通常用于反应器内污泥的闲置以恢复污泥的吸附能力∀正常的闲置期通常在滗水器恢复待运行状态后开始∀闲置期间污泥回流系统照常工作∀≤ ≥≥工艺的运行即为上述个阶段个周期依次进行并不断重复的过程∀每个运行周期中曝气和停止曝气的时间基本相等而其一个典型的运行周期时间为其中曝气 !沉淀和滗水各∀1 ≤ ≥≥的工艺组成及设计要点≤ ≥≥是一种具有脱氮除磷功能的循环间隙废水生物处理技术∀每个≤ ≥≥反应器由个区域组成即生物选择区!兼氧区和主反应区图∀生物选择区是设置在≤ ≥≥前端的小容积区容积约为反应器总容积的水力停留时间为6给水排水ςολ125 Νο111 1999图二池≤ ≥≥工艺的组成1 ∗通常在厌氧或兼氧条件下运行∀生物选择器是根据活性污泥反应动力学原理而设置的∀通过主反应区污泥的回流并与进水混合不仅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而加速对溶解性底物的去除并对难降解有机物起到良好的水解作用同时可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放而且在完全混合反应区之前设置选择器还有利于改善污泥的沉降性能防止污泥膨胀问题的发生∀此外选择器中还可发生比较显著的反硝化作用回流污泥混合液中通常含左右的硝态氮其所去除的氮可占总去除率的左右∀选择器可定容运行亦可变容运行多池系统中的进水配水池也可用作选择器∀由主反应区向选择区回流的污泥量一般以每天将主反应器中的污泥全部循环次为依据而确定其回流比∀兼氧区不仅具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质水量变化的缓冲作用同时还具有促进磷的进一步释放和强化氮反硝化的作用∀主反应区则是最终去除有机底物的主场所∀运行过程中通常将主反应区的曝气强度加以控制以使反应区内主体溶液中处于好氧状态而活性污泥结构内部则基本处于缺氧状态溶解氧向污泥絮体内的传递受到限制而硝态氮由污泥内向主体溶液的传递不受限制从而使主反应区中同时发生有机污染物的降解以及同步硝化和反硝化作用∀≤ ≥≥反应器的主要设计参数有最大设计水深可达∗≥≥为∗充水比为左右最大上清液滗除速率为固液分离时间设计≥∂ 为单循环时间即个运行周期通常为标准处理模块∀处理城市污水时≤ ≥≥中生物选择器!缺氧区和主反应区的容积比一般为Β Β具体可根据水质和/模块0试验加以确定∀表列出了≤ ≥≥工艺处理不同规模城市污水时的参考设计参数∀表1 ΧΑΣΣ工艺处理不同规模城市污水时的主要设计参数[3]人口当量主要设计参数≤ ≥≥池数单池面积最小充水比ς 31 1 1 最小停留时间 1 1 1 最大设计流量⁄× ×≥≥ °循环次数次 #池充水Ο曝气时间充水Ο沉淀时间滗水时间注 3含有较多工业废水∀1 ≤ ≥≥工艺的主要特点与传统的活性污泥处理工艺及≥ 工艺相比≤ ≥≥工艺具有以下个方面的特征根据生物选择原理利用与主反应区分建或合建!位于系统前端的生物选择器对磷的释放!反硝化作用及对进水中有机底物的快速吸附及吸收作用增强了系统运行的稳定性可变容积的运行提高了系统对水量水质变化的适应性和操作的灵活性根据生物反应动力学原理≈采用多池串联运行使废水在反应器的流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态不仅保证了稳定的处理效果而且提高了容积利用率通过对生物速率的控制使反应器以厌氧Ο缺氧Ο好氧Ο缺氧Ο厌氧的序批方式运行使其具有优良的脱氮除磷效果降低了运转费用∀表列出了不同工艺处理规模为万人口当量的城市污水时的费用等数据的比较≈ ∀表2 不同工艺处理城市污水厂的费用比较(相对数据/%)处理工艺类型土建费设备费总投资年运行费占地面积传统曝气活性污泥深井曝气生物曝气滤池≤ ≥≥ 微孔曝气注 3假定各工艺中所采用的沉淀池均为辐流式沉淀池除≤ ≥≥工艺外其它工艺的出水⁄和×≥≥标准分别为和以传统曝气活性污泥法为参考比较对象∀2 ΧΑΣΣ工艺的效能及应用≤ ≥≥反应器工艺是以生物反应动力学原理及合理的水力条件为基础而开发的一种具有系统组成简单!运行灵活和可靠性好等优点的废水处理新工艺尤其适合于含有较多工业废水的城市污水及要求脱氮除磷的处理目前已在欧美等国家得到较多的应用国内也已开始对此进行研究并逐步在制药!啤酒!印染和化工等行业废水处理的实际工程中得到应用∀表所列为≤ ≥≥工艺的处理效能数据表所列为国外主要的≤ ≥≥工艺处理城市污水时的应用及工艺情况≈ ∀表3 ΧΑΣΣ工艺处理城市污水的效能/µγ/Λ指标≤ ⁄ ⁄ ≥≥× ×°进水3 ∗∗∗∗出水[[[[[注 3进水≤ ⁄! ⁄ 和≥≥各指标可偶尔高达∗∀表4 国外主要的ΧΑΣΣ工艺处理城市污水的应用情况国家地名处理规模≤ ≥≥平面尺寸美国 )澳大利亚悉尼人口当量≅座澳大利亚基隆人口当量 1 ≅ 1 座英国!法国!德国!奥地利人口当量≅加拿大市≅座泰国曼谷人口当量) 在建澳大利亚±∏人口当量≅座澳大利亚黑岩≅座美国° ≤ )澳大利亚•≅座图≤ ≥≥工艺流程在≤ ≥≥工艺的实际应用中可根据原水水质及处理要求而合理地确定处理工艺流程如图所示和有关运行工艺条件∀如在处理含硫化物浓度较高的废水时应注意将≤ ≥≥工艺中的生物选择器控制在好氧Ο缺氧的条件下运行并合理控制氧化还原电位 °以防止在非曝气阶段形成硫化物而导致丝状菌的生长∀在≤ ≥≥工艺的应用过程中需注意以下问题生物选择器运行的控制∀为保给水排水ςολ125 Νο111 19997证回流污泥与进水底物的良好接触生物选择器宜控制在厌氧或缺氧条件下运行并确保完全混合以充分发挥其自我调节的功能生物速率的控制∀≤ ≥≥的主反应区具有同步硝化和反硝化功能其反硝化主要是在停止曝气的泥水分离阶段和在曝气过程中使污泥结构内部处于缺氧状态而实现的∀因而反应器中溶解氧⁄浓度的控制)))即生物速率的控制十分重要∀一般采用池内溶解氧探头仪控制⁄并据此测定微生物的代谢活性作为自动调节曝气时间!曝气速率和排泥速率的重要控制参数∀溶解氧探头仪可直接设置在主反应器内也可设置在污泥回流管线上≤ ≥≥工艺的放大∀在实际应用中≤ ≥≥工艺的放大可通过重复/模块0试验而实现∀即按照的标准运行周期曝气! 沉淀! 滗水为个模块进行试验以确定达到处理要求所需要的/模块0数及水力停留时间并由此确定≤ ≥≥的池数∀如澳大利亚的±∏ 污水处理厂为目前世界上最大的可变容积≤ ≥≥工艺处理设施其运行由个/模块0组成∀生物选择器在旱流量时的 ×为∀采用盘式膜微孔扩散器曝气∀由设在池外的个自动控制移动堰滗水器同时同速率滗水滗水速率为充水比滗水量与池内最低水位时容积之比ς 的合理确定∀由于污泥沉淀和滗水周期的长短及沉淀污泥浓度和≥∂ 受ς 的影响因而需根据所处理的废水水质通过试验合理地确定ς 亦即确定≤ ≥≥反应器的最低和最高水位∀有关报道的ς 一般为∗但在实际应用中宜通过试验确定∀8给水排水ςολ125 Νο111 19993 结语随着对废水处理出水水质尤其是对氮!磷等物质排放要求的日益提高开发和应用经济合理!多功能!操作灵活且运行稳定的废水处理工艺已日益受到研究者和用户的重视∀≤ ≥≥作为一种具有竞争力的工艺无论在城市污水还是在工业废水的处理中都具有良好的应用前景∀目前该工艺在我国应用的技术关键主要是提高自动控制装置的可靠性及运行和操作管理人员的素质∀此外有必要进一步研究其设计的ς 使其符合我国废水处理的实际利于该技术的应用∀参考文献≤ ≤• ±∏ 2∗× √ ≤ ≥≥× ≤ √ ≥ ∏≥ °≤≤ ≥≥ Ο ∏ • ∞∏ °沈耀良工艺原理的系统分析环境科学∗≤ ∏ ≤ √ ≥ ∏× •±≠∗≤ √ √ ∏•±≠ ∗作者通讯处苏州市滨河路号苏州城建环保学院环保系电话收稿日期Ο Ο。